WO2023120081A1 - 帯鋸刃及びその製造方法 - Google Patents

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WO2023120081A1
WO2023120081A1 PCT/JP2022/044239 JP2022044239W WO2023120081A1 WO 2023120081 A1 WO2023120081 A1 WO 2023120081A1 JP 2022044239 W JP2022044239 W JP 2022044239W WO 2023120081 A1 WO2023120081 A1 WO 2023120081A1
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WO
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tooth
hard coating
tip
band
saw
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/044239
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English (en)
French (fr)
Inventor
優二 増田
Original Assignee
株式会社アマダ
株式会社アマダマシナリー
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Publication date
Application filed by 株式会社アマダ, 株式会社アマダマシナリー filed Critical 株式会社アマダ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/12—Straight saw blades; Strap saw blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27B—SAWS FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL; COMPONENTS OR ACCESSORIES THEREFOR
    • B27B33/00—Sawing tools for saw mills, sawing machines, or sawing devices
    • B27B33/02—Structural design of saw blades or saw teeth
    • B27B33/06—Band saw blades

Definitions

  • the present disclosure relates to a band saw blade and a manufacturing method thereof.
  • Patent Literature 1 discloses a hard coating for cutting tools having excellent wear resistance.
  • Patent Literature 2 discloses a shape in which a chamfered portion is provided at the tooth tip.
  • a band saw blade has a saw-tooth group in which one or more saw-teeth are combined on one edge of a band-shaped body portion extending along the running direction.
  • each of the saw teeth has a tooth tip provided with a hard coating.
  • the tip portion of the saw teeth forming the cutting surface is the first cutting face where the rake face positioned on the front side in the running direction and the flank face positioned on the rear side in the running direction intersect. It includes a first chamfer provided at the corner and a second chamfer provided at the second corner where a pair of side surfaces separated from each other in the band thickness direction intersect with the flank.
  • the dimension of the second chamfer in the band width direction is greater than the dimension of the first chamfer in the band width direction.
  • the composition of the outermost surface of the hard coating is AlCrVN. (a represents the atomic ratio of Al, b represents the atomic ratio of Cr, c represents the atomic ratio of V).
  • the shape of the tip can be dulled.
  • the area where the hard coating adheres to the tip of the tooth increases, so that the strength of the hard coating can be improved.
  • the strength of the tip itself can also be improved.
  • the tooth tip corner viewed from the front side in the running direction has a two-step inclined shape.
  • the tooth angle can be brought closer to a more obtuse angle than the tooth tip provided with only the second chamfered portion.
  • the shape of the addendum corner portion becomes more blunt, so that the strength of the hard coating and the strength of the addendum can be improved.
  • Cr and V maintain the cubic crystal structure of Al and maintain the hardness of the hard coating.
  • vanadium forms oxides during use of the bandsaw blade, even at the low temperatures in which the bandsaw blade is used. Therefore, the lubricity between the film and the work can be improved, and the peeling of the hard film can be further suppressed.
  • peeling of the hard coating can be suppressed by improving the strength of the hard coating.
  • it is possible to improve the strength of the tooth tip itself there is a further effect that it is possible to suppress the occurrence of chipping or the like.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a band saw blade according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing each sawtooth constituting a sawtooth group from the tooth tip side.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an enlarged tooth tip of the sawtooth.
  • FIG. 4 is a diagram showing the tip of the sawtooth when viewed along the band thickness direction. 5 is an enlarged view of the tip side of the tip portion shown in FIG. 4.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing the tooth tip when the sawtooth is viewed facing the running direction. 7 is an enlarged view of the tip side of the tip portion shown in FIG. 6.
  • FIG. FIG. 8 is a perspective view schematically showing a modification of the band saw blade according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a modification of the band saw blade according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a modification of the band saw blade according to this embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a modification of the band saw blade according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a band saw blade according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing each sawtooth constituting a sawtooth group from the tooth tip side.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an enlarged tooth tip of the sawtooth.
  • Reference numerals F1, F2, and F3 shown in the drawings indicate the running direction, the band thickness direction (horizontal direction), and the band width direction of the band saw blade, respectively.
  • the band thickness direction is the direction of the plate thickness of the band saw blade
  • the band width direction is the direction of the width of the band saw blade.
  • a band saw blade 100 according to the present embodiment has a saw-teeth group 10, which is a combination of one or more saw teeth 20, 40, on one edge of a band-shaped body portion 1 extending along the running direction F1.
  • each saw tooth 20, 40 has a tooth tip portion 30, 50 provided with a hard coating.
  • the tooth top portion 50 of the saw tooth 40 forming the cutting surface is positioned on the front side in the running direction F1 and on the rear side in the running direction F1.
  • a first chamfered portion 55 is provided at a first corner where the flank 52 is located, and a second corner is provided at a second corner where a pair of side surfaces 53 separated from each other in the band thickness direction F2 and the flank 52 intersect. and a second chamfer 56 .
  • the dimension of the second chamfered portion 56 in the band width direction F3 is larger than the dimension of the first chamfered portion 55 in the band width direction F3.
  • a band saw blade 100 includes a body portion 1 and sawtooth portions 2 .
  • the body portion 1 is a belt-like member having a constant width in the width direction F3 and extends along the running direction F1.
  • the body 1 is made of a material with high strength, such as spring steel.
  • the sawtooth portion 2 is provided on one edge of the body portion 1 .
  • the sawtooth portion 2 is configured such that a sawtooth group 10 in which a plurality of sawteeth are combined is repeated along the longitudinal direction of the body portion 1 (running direction F1).
  • the saw tooth group 10 is composed of two saw tooth patterns including a first saw tooth 20 as a leading tooth and a second saw tooth 40 as a trailing tooth following the first saw tooth 20. It is
  • the first and second saw teeth 20, 40 are formed into a desired tooth profile by grinding, for example.
  • the first sawtooth 20 is a bevel tooth formed in a bilaterally symmetrical shape so as to spread in a dovetail shape (trapezoidal or dovetail shape) toward the ridgeline of the tooth tip, and the ridgelines on both left and right sides are chamfered. are configured as beveled teeth.
  • the second sawtooth 40 is a picket tooth, and is configured as set teeth having sets that are swung to the left and right when viewed from the running direction F1 of the band saw blade 100 .
  • the tooth height H2 of the first sawtooth 20 is higher than the tooth height H4 of the second sawtooth 40. Further, of the first and second saw teeth 20, 40 included in the saw tooth group 10, the second saw tooth 40, which has set pieces swung to the left and right, corresponds to the saw tooth having the widest width in the band thickness direction F2.
  • the first saw tooth 20 forms a deep groove at the cutting center position, and the second saw tooth 40 cuts the left and right sides of the groove.
  • the second saw tooth 40 which is the trailing tooth in the saw tooth group 10, corresponds to the saw tooth forming the cutting surface of the workpiece.
  • Tooth tip portions 30 and 50 having a cutting function are provided on the tooth tip side of each of the saw teeth 20 and 40 .
  • the tooth tips 30 and 50 are hard tips made of a so-called cemented carbide containing a hard material such as tungsten carbide or cobalt.
  • the parts other than the tip parts 30, 50 of the saw teeth 20, 40 are made of the same material as the body part 1. ⁇
  • a hard coating is provided on each of the tooth tip portions 30 and 50 to protect the tooth tip of each of the saw teeth 20 and 40 .
  • the hard coating may be a single layer film or a multilayer film in which multiple types of layers are laminated.
  • the thickness of the hard coating is preferably 1 to 5 ⁇ m from the viewpoint of adhesion.
  • the composition of the outermost surface of the hard coating may be AlCrVN.
  • the hard coating may comprise an AlCrVN layer containing compounds such as AlCrVN.
  • the AlCrVN layer forms one layer of the multi-layered film that protects the tip of each saw tooth 20, 40, and is basically arranged as the outermost layer.
  • the AlCrVN layer may be arranged in a layer inside the outermost layer.
  • the oxidation resistance temperature is improved and the thermal conductivity is increased. This has the effect of protecting the tooth tip surface at high temperatures, which is advantageous for high-speed cutting, machining of high-hardness materials, and dry cutting.
  • Cr chromium
  • V vanadium
  • V has a low oxidation start temperature
  • V is oxidized during cutting to form an oxide V 2 O 5 with a low melting point of about 650 to 670°C, thereby improving the lubricity between the film and the work.
  • the hard coating covers the entire tooth tip 30, 50, but since chips are particularly curled on the rake face 51, AlCrVN, which contains V and has improved lubricity, is applied to the outermost surface of the rake face 51. Due to the presence, chips can be made to slide easily on the rake face 51 .
  • the band saw blade 100 requires a lower tool speed than lathe processing, and the use of cutting oil is recommended.
  • the ambient temperature of the tooth tips 30 and 50 is lower in machining using the band saw blade 100 than in lathe machining (approximately 800° C.). Since the oxidation temperature of V is lower than that of Al, lubrication performance can be ensured in the band saw blade 100 used at relatively low or medium temperatures.
  • the effect of V is unique and such effect is not only seen in Y (yttrium), Si (silicon) and B (boron), but also in congeners of V such as Nb (niobium) and Ta (tantalum). Even if there is, it is not recognized.
  • the proportion of Al in the entire compound is preferably 70 at % or less, more preferably 50 to 70 at %, and even more preferably 65 to 70 at %.
  • the ratio of Cr and V is preferably 30 at % or more, more preferably 30 to 50 at %, and even more preferably 30 to 35 at %.
  • the proportion of V is preferably 0.5 to 1.5 at %.
  • the composition of the outermost surface of the hard coating is AlCrVN
  • AlCrVN which is a compound that constitutes the hard coating
  • part of N nitrogen
  • the hard coating may include AlCrVCN or AlCrVON, or the like.
  • a fourth element other than N may be added within a range that does not affect the performance.
  • the content of the fourth element in AlCrVN may be 1 atomic % or less, 0.1 atomic % or less, or 0.01 atomic % or less.
  • the hard coating may include, for example, a TiAlN layer containing a compound such as TiAlN.
  • the TiAlN layer constitutes one layer of the multilayer film that protects the tip of each saw tooth 20, 40, and is in direct contact with the surface of the tip of the tooth 30, 50, which is the base material. may be provided in However, another layer may be provided between the surfaces of the tooth tips 30 and 50 and the TiAlN layer.
  • the TiAlN layer has improved resistance to oxidation and high thermal conductivity. This has the effect of protecting the tooth tip surface at high temperatures, which is advantageous for high-speed cutting, machining of high-hardness materials, and dry cutting.
  • Ti titanium maintains the cubic crystal structure of the Al-containing film and also maintains the hardness of the film. Ti has an effect of being excellent in adhesion.
  • TiAlN As with AlCrVN, in TiAlN, part of N may be replaced with carbon or oxygen, and elements other than Ti and Al may be added within a range that does not affect performance.
  • the content of other elements in TiAlN may be 1 at% or less, 0.1 at% or less, or 0.01 at% or less.
  • the hard coating may be a multilayer film in which an AlCrVN layer and a TiAlN layer are laminated.
  • the AlCrVN layer has excellent wear resistance
  • the TiAlN layer has excellent adhesion. Therefore, the multilayer film as described above is excellent in wear resistance and adhesion.
  • the multilayer film may be a two-layer type multilayer film in which only one AlCrVN layer and one TiAlN layer are laminated, or a repeatedly laminated type multilayer film in which an AlCrVN layer and a TiAlN layer are repeatedly laminated. good too.
  • the repeated lamination type multilayer film can suppress cracks as compared with the two-layer type multilayer film.
  • the AlCrVN layer has excellent wear resistance, it may be provided as the outermost layer of the hard coating and may be exposed. In addition, since the TiAlN layer has high adhesion, it may be provided so as to be in direct contact with the surfaces of the tip portions 30 and 50, which are base materials.
  • the hard coating may include a gradation layer that continuously changes from the composition of TiAlN to the composition of AlCrVN in the thickness direction of the hard coating.
  • a gradation layer that continuously changes from the composition of TiAlN to the composition of AlCrVN in the thickness direction of the hard coating.
  • two types of components change continuously. Therefore, by including the gradation layer in the hard coating, it is possible to obtain a hard coating having excellent wear resistance, heat resistance and adhesion.
  • the processing time can be shortened compared to a multilayer film in which AlCrVN layers and TiAlN layers are repeatedly laminated.
  • the hard coating may contain only one gradation layer, or may contain a plurality of gradation layers.
  • the number of gradation layers in the hard coating may be 2 or more, 10 or more, 30 or more, or 50 or more.
  • the number of gradation layers in the hard coating may be 200 layers or less, 150 layers or less, 100 layers or less, or 70 layers or less.
  • the thickness of one gradation layer is preferably 10 nm to 100 nm, more preferably 20 nm to 50 nm.
  • the composition of AlCrVN and the composition of TiAlN may be the same as those described above.
  • the gradation layer preferably changes continuously from the composition of TiAlN to the composition of AlCrVN from the tooth tips 30, 50 toward the exposed surface of the hard coating. From the viewpoint of wear resistance and heat resistance, such a gradation layer may be provided on the outermost layer of the hard coating and may be exposed. In addition, from the viewpoint of adhesion, such a gradation layer may be provided so as to be in direct contact with the surfaces of the tip portions 30 and 50, which are base materials.
  • the gradation layer may continuously change from the composition of TiAlN to the composition of AlCrVN from both outer surfaces toward the center in the thickness direction of the gradation layer.
  • the position where such a gradation layer is provided is not particularly limited, but from the viewpoint of adhesion, it may be provided so as to be in direct contact with the surfaces of the tooth tips 30 and 50, which are base materials.
  • the gradation layer may continuously change from the composition of AlCrVN to the composition of TiAlN from both outer surfaces toward the center in the thickness direction of the gradation layer.
  • the position where such a gradation layer is provided is not particularly limited, but from the viewpoint of wear resistance and heat resistance, it may be provided as the outermost layer of the hard coating and exposed.
  • the hard coating may contain at least one layer selected from the group consisting of the above-described AlCrVN layer, TiAlN layer, and gradation layer.
  • a TiAlN layer, a plurality of gradation layers, and an AlCrVN layer are arranged in this order from the tooth tip portions 30, 50 toward the exposed surface of the hard coating, and the AlCrVN layer is provided as the outermost layer.
  • a TiAlN layer and a plurality of gradation layers may be arranged in this order from the tooth tip portions 30 and 50 toward the exposed surface of the hard coating, and the gradation layer may be provided as the outermost layer. .
  • a plurality of gradation layers and an AlCrVN layer are arranged in this order from the tooth tip portions 30, 50 toward the exposed surface of the hard coating, and the AlCrVN layer is provided as the outermost layer. good too.
  • multiple gradation layers may be replaced with a single gradation layer.
  • the hard coating can be applied to the tooth tips 30, 50 by general coating techniques such as vapor deposition such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD). While the temperature during thermal CVD film processing is about 1000° C., the temperature during PVD film processing is as low as about 500° C., which is lower than the annealing temperature of the metal strip used for the band saw blade 100 . Therefore, it is preferable to form the hard coating by PVD such as ion plating because the metal strip is less likely to be deformed by heat. Ion plating includes, for example, an arc evaporation method.
  • the gradation layer can be formed by ion plating using an AlCrV target and a TiAl target.
  • a turntable on which the tooth tip portions 30 and 50 before forming the gradation layer are installed is rotated. Then, from the position of either the AlCrV target or the TiAl target, the tip portions 30 and 50 before forming the gradation layer are gradually brought closer to the position of the other target.
  • a gradation layer may be formed by ion plating by such a method.
  • AlCrVN generated by the reaction of AlCrV with nitrogen gas is formed on the tooth tip portions 30 and 50 when the tooth tip portions 30 and 50 are close to the AlCrV target. Further, at positions where the tip portions 30 and 50 are close to the TiAl target, TiAlN generated by reacting TiAl with nitrogen gas is formed on the tip portions 30 and 50 .
  • the composition changes continuously from TiAlN to AlCrVN in the thickness direction of the hard coating.
  • a gradation layer is formed as follows. Further, by rotating the turntable, the tooth tips 30 and 50 alternately approach the AlCrV target and the TiAl target. Therefore, according to such a method, it is possible to easily form a plurality of gradation layers.
  • a represents the atomic ratio of Al
  • b represents the atomic ratio of Cr
  • c represents the atomic ratio of V
  • the voltage applied to the tooth tips 30 and 50 which are base materials, the rotational speed of the turntable, etc., can be appropriately adjusted according to the desired thickness of the gradation layer.
  • at least one AlCrV target and at least one TiAl target are sufficient. That is, the gradation layer may be formed using a total of two targets, or may be formed using three or more targets.
  • the purge gas during ion plating may be nitrogen gas, but part of the nitrogen gas may be replaced with hydrocarbon gas such as methane or oxygen gas.
  • FIG. 4 is a diagram showing the tip of the sawtooth when viewed along the band thickness direction.
  • 5 is an enlarged view of the tip side of the tip portion shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram showing the tooth tip when the sawtooth is viewed facing the running direction.
  • 7 is an enlarged view of the tip side of the tip portion shown in FIG. 6.
  • the second saw tooth 40 is the saw tooth having the largest width in the band thickness direction F2 among the saw tooth groups 10, and is the saw tooth that forms the cut surface of the work.
  • the tooth tip portion 50 includes a rake face 51 positioned on the front side in the running direction F1, a flank face 52 positioned on the rear side in the running direction F1, and a pair of side faces 53 separated from each other in the band thickness direction F2. ing.
  • the tooth tip portion 50 of the present embodiment further includes a first chamfered portion 55 and a second chamfered portion 56 .
  • the first chamfered portion 55 is provided at a first corner portion where the rake face 51 and the flank face 52 intersect, that is, at the tip ridge line, and is formed of a tapered surface in this embodiment.
  • the second chamfered portions 56 are provided at the second corner portion where the side surface 53 and the flank face 52 intersect, and on the left and right ridgelines extending rearward in the running direction F1 from the tooth tip ridgeline. Like 55, it is composed of tapered surfaces.
  • the second chamfered portion 56 is chamfered parallel to the flank 52 .
  • the cutting depth of the band saw blade is in the range of about 0.005 mm to 0.050 mm.
  • Band saw blades are also less rigid than other cutting tools.
  • the shapes of the first and second chamfered portions 55 and 56 preferably satisfy the following conditions.
  • the first chamfered portion 55 has a tapered shape that slopes toward the root side when viewed from the rear side to the front side (left side to right side of the paper surface) in the running direction F1.
  • the chamfer angle C of the first chamfered portion 55 is preferably 35° to 55°, more preferably 45°, with respect to a perpendicular line perpendicular to the band width direction F3.
  • the dimension (distance) D of the first chamfered portion 55 in the band width direction F3 is preferably in the range of 0.010 to 0.150 mm. In particular, when the workpiece is a hard-to-cut material, the dimension D is desirably 0.02 to 0.06 mm.
  • the second chamfered portion 56 has a tapered shape that is inclined toward the root side when viewed from the center of the tooth tip portion 50 to the left and right sides along the band thickness direction F2. have.
  • the chamfer angle E of the second chamfer 56 is preferably 35° to 55°, more preferably 45° with respect to a perpendicular line perpendicular to the band width direction F3.
  • the dimension (distance) F of the second chamfered portion 56 in the band width direction F3 is set to be larger than the dimension D of the first chamfered portion 55, and is in the range of 0.050 to 0.150 mm. is preferred. If the workpiece is a hard-to-cut material, the dimension F is preferably 0.08-0.12 mm.
  • the second chamfered portion 56 is chamfered parallel to the flank 52 .
  • the dimension F of the second chamfered portion 56 is set to be larger than the dimension D of the first chamfered portion 55 .
  • the effects of the first and second chamfered portions 55, 56 provided on the tooth tip portion 50 of the second sawtooth 40 will be described.
  • the tooth angle which is the angle of the tooth tip
  • the area where the hard film is in close contact with the tooth tip increases. Therefore, the strength of the hard coating is improved, and peeling of the hard coating can be suppressed.
  • the strength of the tooth tip itself is increased, it is possible to suppress the occurrence of chipping and the like.
  • the tip 50 is provided with the first chamfered portion 55, so that the shape of the tip when viewed from the band thickness direction F2 is dulled.
  • the strength of the hard coating can be improved, and the strength of the tip itself can be improved.
  • the angle ⁇ 0 is the angle formed by the flank 52 and the first chamfered portion 55 .
  • the angle ⁇ 1 is the angle formed by the first chamfered portion 55 and the rake face 51 .
  • the first chamfered portion 55 has a negative rake angle, shavings tend to accumulate and the cutting resistance increases.
  • the angle ⁇ 1 may become acute, and the strength of the hard coating and the strength of the tooth tip may decrease.
  • the larger the chamfer angle C of the first chamfered portion 55 the sharper the angle ⁇ 0. In this case, the cutting resistance is reduced, but the strength of the tooth tip is reduced.
  • the chamfer angle C of the first chamfered portion 55 is set in the range of 35° to 55° in consideration of these factors. As a result, it is possible to improve the strength of the hard coating, so that peeling of the hard coating can be suppressed. In addition, by improving the tooth tip shape so as to improve the strength of the hard coating, the strength of the tooth tip itself can also be improved, and a new effect of suppressing the occurrence of chipping can be achieved.
  • the dimension D of the first chamfered portion 55 is set in the range of 0.010 to 0.150 mm in consideration of these factors.
  • the angle ⁇ 2 is the angle formed by the ridgeline of the flank 52 and the first chamfered portion 55 and the first inclined side 56a.
  • the angle ⁇ 3 is the angle formed by the second inclined side 56 b and the ridgelines of the rake face 51 and the side face 53 .
  • the first and second inclined sides 56a and 56b are closer to the extended line of the ridgeline of the rake face 51 and the side face 53, the resistance acting from the left and right direction on the second chamfered portion 56 increases, and the cutting resistance increases.
  • the smaller the chamfer angle E of the second chamfered portion 56 the more obtuse the angle ⁇ 2 becomes, and the strength of the hard coating and the strength of the tooth tip are improved.
  • the chamfer angle E of the second chamfered portion 56 is set in the range of 35° to 55° in consideration of these factors. As a result, it is possible to improve the strength of the hard coating, so that peeling of the hard coating can be suppressed. In addition, by improving the tooth tip shape so as to improve the strength of the hard coating, the strength of the tooth tip itself can also be improved, and a new effect of suppressing the occurrence of chipping can be achieved.
  • the dimension F of the second chamfered portion 56 is set in the range of 0.050 to 0.150 mm in consideration of these factors.
  • the dimension F of the second chamfered portion 56 is set to be larger than the dimension D of the first chamfered portion 55 .
  • the second chamfered portion 56 is chamfered parallel to the flank 52 .
  • the addendum portion 50 includes the second chamfered portion 56 in addition to the first chamfered portion 55, so that the addendum corner portion has a two-stage chamfer consisting of the first and second inclined sides 56a and 56b. becomes an inclined shape. Therefore, the chamfered angle E′ of the portion formed by the first and second chamfered portions 55 and 56 is larger than the chamfered angle E formed by the second chamfered portion 56 alone (the angle formed by the second inclined side 56b).
  • the angle formed by the first inclined side 56a becomes smaller.
  • the angle ⁇ 2 can be made more obtuse than when only the second chamfered portion 56 is processed.
  • the shape of the addendum corner portion becomes more blunt, so that the strength of the hard coating and the strength of the addendum can be improved. As a result, it is possible to suppress the occurrence of chipping and the like while suppressing the peeling of the hard coating.
  • the dimension F of the second chamfered portion 56 is set to be larger than the dimension D of the first chamfered portion 55 .
  • Second inclined sides 56b formed only by the second chamfered portions 56 are left at the right and left tip corner portions.
  • the structure of the tip of the saw tooth that forms the cut surface of the work has been described. According to this structure, it is possible to improve the strength of the hard coating, so that peeling of the hard coating can be suppressed. In addition, by improving the tooth tip shape so as to improve the strength of the hard coating, the strength of the tooth tip itself can also be improved, and a new effect of suppressing the occurrence of chipping can be achieved.
  • FIGS. 8 to 11 are perspective views schematically showing modifications of the band saw blade according to the present embodiment.
  • the remaining sawteeth may be bevel teeth obtained by chamfering the ridgelines on both the left and right sides of the bevel teeth.
  • first and second chamfers similar to the tip portion 50 of the second saw-teeth 40 may be set for the tip portion 30 of the first saw-teeth 20 .
  • the saw-teeth group 10 may include a plurality of saw-teeth preceding the second saw-teeth 40 .
  • a third saw tooth 21 having a greater tooth height than the first saw tooth is shown at a position preceding the first saw tooth 20 .
  • first and second chamfers similar to the tip portion 50 of the second sawtooth 40 may be set for the tip portions 30 and 31 of the sawteeth 20 and 21, respectively. In this case, it is preferable to set a larger second chamfer for the saw teeth 20 and 21 having a larger tooth height.
  • the tip portions 61 and 62 of the saw teeth 41 and 42 that form the cut surface of the work have the function of forming the cut surface of the work only on one of the right and left sides of the tooth tip.
  • the second chamfered portion may be provided only at one of the left and right tip corners that forms the cut surface of the work.
  • the saw teeth 43, 44 forming the cut surface of the work may be set teeth protruding only to the left or right.
  • the second chamfered portions set to the tooth tip portions 63 and 64 of the saw teeth 43 and 44 may be provided at one of the left and right tooth tip corner portions that form the cut surface of the workpiece, or It may be provided on both tip corners.
  • the saw-teeth group 10 need only include at least one saw-teeth, and all of the saw-teeth portions 2 may be saw-teeth with the same function.
  • the sawtooth portion 2 may be composed only of sawteeth that form the cutting surface.
  • the tip portion 65 of the saw tooth 45 forming the cut surface may be provided with a nick 65a for dividing the shavings.
  • the nick 65 a is formed by notching a semicircular concave groove extending in the running direction at the tip of the tooth tip portion 65 .
  • the positions of the nicks 65a are set separately for each tooth to the left and right, but the nicks 65a may be set at any position.
  • the shape of the nick 65a may be any shape.

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Abstract

帯鋸刃（１００）は、帯状の胴部（１）に、一つ以上の鋸歯（２０、４０）を組み合わせた鋸歯グループ（１０）を繰り返し備えている。鋸歯（２０、４０）は、硬質皮膜が設けられた歯先部（３０、５０）を備えている。切断面を形成する鋸歯（４０）の歯先部（５０）は、走行方向（Ｆ１）の前側に位置するすくい面（５１）と走行方向（Ｆ１）の後側に位置する逃げ面（５２）とが交わる第１コーナー部に設けられた第１面取り部（５５）と、帯厚方向（Ｆ２）において互いに隔てられた一対の側面（５３）と逃げ面（５２）とが交わる第２コーナー部に設けられた第２面取り部（５６）と、を含んでいる。帯幅方向（Ｆ３）における第２面取り部（５６）の寸法は、帯幅方向（Ｆ３）における第１面取り部（５５）の寸法よりも大きい。硬質皮膜は、最表面の組成がＡｌＣｒＶＮである。

Description

帯鋸刃及びその製造方法
　本開示は、帯鋸刃及びその製造方法に関する。
　近年の切削加工では、高速且つ高効率の加工が求められており、耐熱鋼、ドライ切削を志向する傾向がある。切削工具の耐摩耗性を向上させるために、歯先が硬質皮膜によって覆われた切削工具が提案されている。例えば特許文献１には、耐摩耗性に優れた切削工具用硬質皮膜が開示されている。
　一方、切削工具の歯先形状自体にも、性能向上のための様々な提案がなされている。例えば特許文献２には、歯先に面取り部を設けた形状が開示されている。
特開２００３－３４８５９号公報 特許第６３９９６６１号公報
　ところで、切削工具の歯先は鋭利に形成されているため、歯先では膜の密着する面積が小さくなり、硬質皮膜が剥離し易いという問題がある。また、高性能の膜を使用した場合には、加工速度の向上を期待することができるが、歯先にかかる負荷も大きくなるため、膜の剥離も顕著となる。特に、帯鋸刃は他の切削工具と比較して剛性が低く、切れ曲がりなども起こりやすいことから、歯先には大きな負荷がかかり、歯先における膜の剥離が生じ易い傾向にある。そのため、歯先における膜の剥離に対する改善が求められていた。
　本発明の一態様の帯鋸刃は、走行方向に沿って延在する帯状の胴部の一方の縁部に、一つ以上の鋸歯を組み合わせた鋸歯グループを繰り返し備えている。この帯鋸刃において、鋸歯のそれぞれは、硬質皮膜が設けられた歯先部を備えている。鋸歯グループに含まれる一つ以上の鋸歯のうち、切断面を形成する鋸歯の歯先部は、走行方向の前側に位置するすくい面と走行方向の後側に位置する逃げ面とが交わる第１コーナー部に設けられた第１面取り部と、帯厚方向において互いに隔てられた一対の側面と逃げ面とが交わる第２コーナー部に設けられた第２面取り部と、を含んでいる。帯幅方向における第２面取り部の寸法は、帯幅方向における第１面取り部の寸法よりも大きい。硬質皮膜は、最表面の組成がＡｌＣｒＶＮであり、ＡｌＣｒＶＮの組成は、０．５≦ａ≦０．７、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３≦ｂ＋ｃ≦０．５、０＜ｃ＜０．０１５の関係を満たす（ａはＡｌの原子比、ｂはＣｒの原子比、ｃはＶの原子比を表す）。
　本発明の一態様の帯鋸刃によれば、歯先部が第１面取り部及び第２面取り部を備えているので、歯先の形状を鈍化させることができる。これにより、硬質皮膜が歯先に密着する面積が増えるので、硬質皮膜の強度の向上を図ることができる。加えて、硬質皮膜の強度を向上させるように歯先形状を改善したことで、歯先自体の強度も向上させることができる。
　さらに、走行方向の前側からみた歯先コーナー部は２段階の傾斜形状となる。これにより、第２面取り部のみが設けられた歯先と比較して、歯角をより鈍角な状態へと近づけることができる。その結果、歯先コーナー部の形状がより鈍化することから、硬質皮膜の強度及び歯先の強度をそれぞれ向上させることができる。
　さらに、本発明の一態様の帯鋸刃によれば、上述の効果に加え、Ｃｒ及びＶが、Ａｌの立方晶を維持して硬質皮膜の硬さを維持する。また、バナジウムは、帯鋸刃が使用されるような低温状態であっても、帯鋸刃の使用時に酸化物を生成する。そのため、膜とワークとの潤滑性を向上させることができ、硬質皮膜の剥離をさらに抑制することができる。
　本発明の一態様によれば、硬質皮膜の強度の向上を図ることで、硬質皮膜の剥離を抑制することできる。加えて、歯先自体の強度の向上を図ることができるので、チッピングなどの発生を抑制することができるという更なる効果を奏する。
図１は、本実施形態に係る帯鋸刃を示す斜視図である。 図２は、鋸歯グループを構成する各鋸歯を歯先側から示す図である。 図３は、鋸歯の歯先部を拡大して示す斜視図である。 図４は、帯厚方向に沿って鋸歯を見たときの歯先部を示す図である。 図５は、図４に示す歯先部の歯先側を拡大して示す図である。 図６は、走行方向と正対するように鋸歯を見たときの歯先部を示す図である。 図７は、図６に示す歯先部の歯先側を拡大して示す図である。 図８は、本実施形態に係る帯鋸刃の変形例を模式的に示す斜視図である。 図９は、本実施形態に係る帯鋸刃の変形例を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本実施形態に係る帯鋸刃の変形例を模式的に示す斜視図である。 図１１は、本実施形態に係る帯鋸刃の変形例を模式的に示す斜視図である。
　以下、図面を参照し、本実施形態に係る帯鋸刃について説明する。
　図１は、本実施形態に係る帯鋸刃を示す斜視図である。図２は、鋸歯グループを構成する各鋸歯を歯先側から示す図である。図３は、鋸歯の歯先部を拡大して示す斜視図である。図面に示すＦ１、Ｆ２、及びＦ３の符号は、それぞれ帯鋸刃の走行方向、帯厚方向（左右方向）、及び帯幅方向を示している。帯厚方向は、帯鋸刃の板厚の方向であり、帯幅方向は、帯鋸刃の幅の方向である。
　まず、本実施形態に係る帯鋸刃１００の概要を説明する。本実施形態に係る帯鋸刃１００は、走行方向Ｆ１に沿って延在する帯状の胴部１の一方の縁部に、一つ以上の鋸歯２０、４０を組み合わせた鋸歯グループ１０を繰り返し備えている。この帯鋸刃１００において、各鋸歯２０、４０は、硬質皮膜が設けられた歯先部３０、５０を備えている。鋸歯グループ１０に含まれる一つ以上の鋸歯２０、４０のうち、切断面を形成する鋸歯４０の歯先部５０は、走行方向Ｆ１の前側に位置するすくい面５１と走行方向Ｆ１の後側に位置する逃げ面５２とが交わる第１コーナー部に設けられた第１面取り部５５と、帯厚方向Ｆ２において互いに隔てられた一対の側面５３と逃げ面５２とが交わる第２コーナー部に設けられた第２面取り部５６と、を含んでいる。帯幅方向Ｆ３における第２面取り部５６の寸法は、帯幅方向Ｆ３における第１面取り部５５の寸法よりも大きい。
　つぎに、本実施形態に係る帯鋸刃１００の詳細を説明する。帯鋸刃１００は、胴部１と、鋸歯部２とを備えている。
　胴部１は、帯幅方向Ｆ３において一定の幅を備える帯状の部材であり、走行方向Ｆ１に沿って延在している。胴部１は、強度の高い材料、例えばバネ鋼などで形成されている。
　鋸歯部２は、胴部１の一方の縁部に設けられている。鋸歯部２は、複数の鋸歯を組み合わせた鋸歯グループ１０が胴部１の長手方向（走行方向Ｆ１）に沿って繰り返すように構成されている。本実施形態に係る帯鋸刃１００において、鋸歯グループ１０は、先行歯としての第１鋸歯２０と、この第１鋸歯２０に続く後続歯としての第２鋸歯４０とを含む２枚の鋸歯パターンで構成されている。
　第１及び第２鋸歯２０、４０は、例えば研磨加工により所望の歯形に形成されている。第１鋸歯２０は、歯先稜線に向かってバチ状（台形状、若しくは鳩尾形状（dove tail shape））に拡がるように左右対称形状に形成されたバチ歯であり、左右両脇の稜線を面取りしたベベル歯として構成されている。第２鋸歯４０は、バチ歯であり、帯鋸刃１００の走行方向Ｆ１から見て左右にそれぞれ振り出したアサリを備えるアサリ歯として構成されている。
　第１鋸歯２０の歯高Ｈ２は、第２鋸歯４０の歯高Ｈ４よりも高い。また、鋸歯グループ１０に含まれる第１及び第２鋸歯２０、４０のうち、左右にそれぞれ振り出したアサリを備える第２鋸歯４０は、帯厚方向Ｆ２において最も大きな幅を持つ鋸歯に相当する。
　帯鋸刃１００を用いたワークの切断では、第１鋸歯２０が切削の中心位置に深い溝を形成し、第２鋸歯４０が溝の左右をそれぞれ切削する。鋸歯グループ１０の中で後続歯である第２鋸歯４０は、ワークの切断面を形成する鋸歯に相当する。
　各鋸歯２０、４０の歯先側には、切削機能を備える歯先部３０、５０が設けられている。歯先部３０、５０は、硬質材料、例えば炭化タングステンやコバルトを含有する、いわゆる超硬合金からなる硬質チップで構成されている。各鋸歯２０、４０の歯先部３０、５０以外の部位は、胴部１と同じ材料で形成されている。
　各歯先部３０、５０には、各鋸歯２０、４０の歯先を保護する硬質皮膜が設けられている。硬質皮膜は、単層膜であってもよく、複数種の層が積層された多層膜であってもよい。硬質皮膜の厚みは、密着度の観点から１～５μｍであることが好ましい。硬質皮膜は、最表面の組成がＡｌＣｒＶＮであってもよい。硬質皮膜は、例えばＡｌＣｒＶＮなどの化合物を含有するＡｌＣｒＶＮ層を含んでいてもよい。硬質皮膜が多層膜である場合、ＡｌＣｒＶＮ層は、各鋸歯２０、４０の歯先を保護する多層膜の一つの層を構成し、基本的に最表層に配置される。しかしながら、ＡｌＣｒＶＮ層は、最表層よりも内側の層に配置されてもよい。
　硬質皮膜を構成する元素として、Ａｌ（アルミニウム）を含むことで、耐酸化温度が向上し、熱伝導率が高くなる。これにより、高温時に歯先表面を保護する効果が生まれるので、高速切削、高硬度材料の加工、ドライ切削に有利となる。
　また、Ｃｒ（クロム）及びＶ（バナジウム）は、Ａｌ含有膜の結晶構造を立方晶に維持し、加えて膜の硬さを維持する。特に、Ｃｒは、添加することにより、立方晶の結晶構造を維持したままアルミニウムの含有量を増やすことができるため、第１面取り部５５の硬さを維持することができる。また、Ｃｒは、鉄系でのワークで耐摩耗性が優れるという効果がある。
　また、Ｖは、酸化開始温度が低く、切削加工時にＶが酸化し、約６５０～６７０℃程度の低融点の酸化物Ｖ２Ｏ５を生成することで、膜とワークとの潤滑性を向上させる効果がある。硬質皮膜は歯先部３０、５０全体を被覆しているが、すくい面５１では特に切り粉がカールされることから、Ｖを含有して潤滑性が向上したＡｌＣｒＶＮがすくい面５１の最表面に存在することで、すくい面５１に対して切り粉を滑りやすくすることができる。また、帯鋸刃１００では、工具速度が旋盤加工に比べて低速であり、切削油の使用が推奨されている。そのため、旋盤加工等の加工温度（８００℃程度）と比べ、帯鋸刃１００を使用した加工では、歯先部３０、５０の周囲温度は低い。Ｖの酸化温度はＡｌに比べると低いので、比較的低温又は中温で用いられる帯鋸刃１００において潤滑性能を確保することができる。Ｖの効果は特有であり、このような効果は、Ｙ（イットリウム）、Ｓｉ（ケイ素）及びＢ（ホウ素）などだけではなく、Ｎｂ（ニオブ）及びＴａ（タンタル）のようなＶの同族元素であっても認められていない。
　ただし、Ａｌが高濃度になると、硬質皮膜の硬さを維持することが困難となる。そこで、化合物全体におけるＡｌの割合は７０ａｔ％以下であることが好ましく、より望ましくは５０～７０ａｔ％であるが、さらには６５～７０ａｔ％であることが望ましい。また、上述の理由により、Ｃｒ及びＶの割合は３０ａｔ％以上であることが好ましく、より望ましくは３０～５０ａｔ％であるが、さらには３０～３５ａｔ％であることが望ましい。また、Ｖの濃度が高いとその効果が支配的になり、１．５ａｔ％以上になると刃先コーナー部でチッピングが発生する可能性がある。そのため、Ｖの割合は、０．５～１．５ａｔ％であることが好ましい。
　このような点に鑑み、硬質皮膜は、最表面の組成がＡｌＣｒＶＮである場合には、ＡｌＣｒＶＮの組成は、０．５≦ａ≦０．７、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３≦ｂ＋ｃ≦０．５、０＜ｃ＜０．０１５の関係を満たすことが好ましい（ａはＡｌの原子比、ｂはＣｒの原子比、ｃはＶの原子比を表す）。
　なお、硬質皮膜を構成する化合物であるＡｌＣｒＶＮにおいて、Ｎ（窒素）の一部は、炭素、又は酸素に置き換えられ、炭化物又は酸化物を形成してもよい。例えば、硬質皮膜は、ＡｌＣｒＶＣＮ又はＡｌＣｒＶＯＮなどを含んでいてもよい。またＮを除く、Ａｌ、Ｃｒ、Ｖの他に他の第４の元素を性能に影響のない範囲で追加してもよい。ＡｌＣｒＶＮにおける第４の元素の含有量は、１ａｔ％以下であってもよく、０．１ａｔ％以下であってもよく、０．０１ａｔ％以下であってもよい。
　硬質皮膜は、例えばＴｉＡｌＮなどの化合物を含有するＴｉＡｌＮ層を含んでいてもよい。硬質皮膜が多層膜である場合、ＴｉＡｌＮ層は、各鋸歯２０、４０の歯先を保護する多層膜の一つの層を構成し、基材である歯先部３０、５０の表面と直接接するように設けられていてもよい。ただし、歯先部３０、５０の表面とＴｉＡｌＮ層との間に、他の層が設けられていてもよい。
　ＴｉＡｌＮ層は、Ａｌを含むことで、耐酸化温度が向上し、熱伝導率が高くなる。これにより、高温時に歯先表面を保護する効果が生まれるので、高速切削、高硬度材料の加工、ドライ切削に有利となる。
　また、Ｔｉ（チタン）は、Ａｌ含有膜の結晶構造を立方晶に維持し、加えて膜の硬さを維持する。Ｔｉは密着性に優れるという効果がある。
　Ｔｉ及びＡｌの合計に対するＴｉの割合は、４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下であることが好ましい。Ｔｉの割合が上記の範囲内である場合、ＴｉＡｌＮ層の密着性と硬さを向上させることができる。また、Ｔｉ及びＡｌの合計に対するＡｌの割合は、４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下であることが好ましい。このような点に鑑み、硬質皮膜は、歯先部３０、５０の表面と接する面の組成がＴｉＡｌＮである場合には、ＴｉＡｌＮの組成は、Ｔｉ：Ａｌ＝ｄ：１－ｄ、０．４≦ｄ≦０．６の関係を満たしていることが好ましい。ＡｌＣｒＶＮと同様に、ＴｉＡｌＮにおいて、Ｎの一部は炭素又は酸素に置き替えられてもよく、Ｔｉ及びＡｌ以外の他の元素を性能に影響のない範囲で追加してもよい。ＴｉＡｌＮにおける他の元素の含有量は、１ａｔ％以下であってもよく、０．１ａｔ％以下であってもよく、０．０１ａｔ％以下であってもよい。
　硬質皮膜は、ＡｌＣｒＶＮ層とＴｉＡｌＮ層とが積層された多層膜であってもよい。ＡｌＣｒＶＮ層は耐摩耗性に優れ、ＴｉＡｌＮ層は密着性に優れている。そのため、上記のような多層膜は、耐摩耗性及び密着性に優れている。多層膜は、ＡｌＣｒＶＮ層とＴｉＡｌＮ層とが１層ずつだけ積層された２層タイプの多層膜であってもよく、ＡｌＣｒＶＮ層とＴｉＡｌＮ層とが繰り返し積層された繰り返し積層タイプの多層膜であってもよい。繰り返し積層タイプの多層膜は、２層タイプの多層膜と比較し、クラックを抑制することができる。ＡｌＣｒＶＮ層は、耐摩耗性に優れているため、硬質皮膜の最表層に設けられ、露出していてもよい。また、ＴｉＡｌＮ層は、密着性が高いため、基材である歯先部３０、５０の表面と直接接するように設けられていてもよい。
　ＡｌＣｒＶＮ層及びＴｉＡｌＮ層の組成は上述したものと同様であってもよい。すなわち、硬質皮膜が、ＡｌＣｒＶＮ層とＴｉＡｌＮ層とが積層された多層膜である場合、ＡｌＣｒＶＮ層の組成は、０．５≦ａ≦０．７、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３≦ｂ＋ｃ≦０．５、０＜ｃ＜０．０１５の関係を満たしていることが好ましい（ａはＡｌの原子比、ｂはＣｒの原子比、ｃはＶの原子比を表す）。また、ＴｉＡｌＮ層の組成は、Ｔｉ：Ａｌ＝ｄ：１－ｄ、０．４≦ｄ≦０．６の関係を満たしていることが好ましい（ｄはＴｉの原子比を表す）。
　硬質皮膜は、硬質皮膜の厚さ方向において、ＴｉＡｌＮの組成からＡｌＣｒＶＮの組成に連続的に変化するグラデーション層を含んでいてもよい。グラデーション層では、２種類の成分が連続的に変化する。そのため、硬質皮膜がグラデーション層を含むことにより、耐摩耗性、耐熱性及び密着性に優れた硬質皮膜とすることができる。また、ＡｌＣｒＶＮ層とＴｉＡｌＮ層とを繰り返し積層した多層膜と比較し、加工時間を短縮することができる。硬質皮膜は、１層のグラデーション層のみを含んでいてもよく、複数層のグラデーション層を含んでいてもよい。硬質皮膜におけるグラデーション層の層数は、２層以上、１０層以上、３０層以上又は５０層以上であってもよい。また、硬質皮膜におけるグラデーション層の層数は、２００層以下、１５０層以下、１００層以下又は７０層以下であってもよい。１層のグラデーション層の厚みは、１０ｎｍ～１００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ～５０ｎｍがより好ましい。
　硬質皮膜が上記のようなグラデーション層を含む場合、ＡｌＣｒＶＮの組成及びＴｉＡｌＮの組成は上述したものと同様であってもよい。具体的には、硬質皮膜が上記のようなグラデーション層を含む場合、グラデーション層におけるＡｌＣｒＶＮの組成は、０．５≦ａ≦０．７、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３≦ｂ＋ｃ≦０．５、０＜ｃ＜０．０１５の関係を満たしていることが好ましい（ａはＡｌの原子比、ｂはＣｒの原子比、ｃはＶの原子比を表す）。また、ＴｉＡｌＮの組成は、Ｔｉ：Ａｌ＝ｄ：１－ｄ、０．４≦ｄ≦０．６の関係を満たしていることが好ましい（ｄはＴｉの原子比を表す）。グラデーション層の組成を上記の範囲内にすることにより、耐摩耗性、耐熱性及び密着性にさらに優れた硬質皮膜とすることができる。
　グラデーション層は、歯先部３０、５０から硬質皮膜の露出面に向かってＴｉＡｌＮの組成からＡｌＣｒＶＮの組成に連続的に変化することが好ましい。このようなグラデーション層は、耐摩耗性及び耐熱性の観点から、硬質皮膜の最表層に設けられ、露出していてもよい。また、このようなグラデーション層は、密着性の観点から、基材である歯先部３０、５０の表面と直接接するように設けられていてもよい。
　また、グラデーション層は、グラデーション層の厚さ方向において、両方の外表面から中心に向かってＴｉＡｌＮの組成からＡｌＣｒＶＮの組成に連続的に変化していてもよい。このようなグラデーション層が設けられる位置は特に限定されないが、密着性の観点から、基材である歯先部３０、５０の表面と直接接するように設けられていてもよい。
　また、グラデーション層は、グラデーション層の厚さ方向において、両方の外表面から中心に向かってＡｌＣｒＶＮの組成からＴｉＡｌＮの組成に連続的に変化していてもよい。このようなグラデーション層が設けられる位置は特に限定されないが、耐摩耗性及び耐熱性の観点から、硬質皮膜の最表層として設けられ、露出していてもよい。
　硬質皮膜は、上述したＡｌＣｒＶＮ層、ＴｉＡｌＮ層、及びグラデーション層からなる群より選択される少なくとも一種の層を含んでいてもよい。例えば、硬質皮膜において、歯先部３０、５０から硬質皮膜の露出面に向かって、ＴｉＡｌＮ層、複数のグラデーション層、及び、ＡｌＣｒＶＮ層がこの順番で配置され、ＡｌＣｒＶＮ層が最表層に設けられていてもよい。また、例えば、硬質皮膜において、歯先部３０、５０から硬質皮膜の露出面に向かって、ＴｉＡｌＮ層、複数のグラデーション層がこの順番で配置され、グラデーション層が最表層に設けられていてもよい。また、例えば、硬質皮膜において、歯先部３０、５０から硬質皮膜の露出面に向かって、複数のグラデーション層、及び、ＡｌＣｒＶＮ層がこの順番で配置され、ＡｌＣｒＶＮ層が最表層に設けられていてもよい。これらの例において、複数のグラデーション層は、単層のグラデーション層に置き替えてもよい。
　帯鋸刃１００の製造方法において、硬質皮膜は、物理蒸着法（ＰＶＤ）及び化学蒸着法（ＣＶＤ）のような蒸着等の一般的なコーティング手法で歯先部３０、５０を被覆することができる。なお、熱ＣＶＤの皮膜加工時の温度が１０００℃程度に対してＰＶＤの皮膜加工時の温度は５００℃程度と低く、帯鋸刃１００に使用される金属帯の焼鈍温度よりも低い。そのため、熱による金属帯の変形が発生しにくいため、イオンプレーティングのようなＰＶＤによって硬質皮膜が形成されることが好ましい。イオンプレーティングとしては、例えばアーク蒸発法が挙げられる。
　グラデーション層を含む帯鋸刃１００の製造方法において、グラデーション層は、ＡｌＣｒＶターゲットと、ＴｉＡｌターゲットとを用いたイオンプレーティング法によって形成することができる。イオンプレーティング法では、グラデーション層形成前の歯先部３０、５０が設置された回転台を回転させる。そして、ＡｌＣｒＶターゲット又はＴｉＡｌターゲットのいずれかのターゲットの位置から、もう一方のターゲットの位置にグラデーション層形成前の歯先部３０、５０を徐々に近づける。このような方法によってイオンプレーティングすることによってグラデーション層が形成されてもよい。
　本方法では、歯先部３０、５０の位置がＡｌＣｒＶターゲットに近い位置では、ＡｌＣｒＶが窒素ガスと反応して生成されたＡｌＣｒＶＮが歯先部３０、５０の上に形成される。また、歯先部３０、５０の位置がＴｉＡｌターゲットに近い位置では、ＴｉＡｌが窒素ガスと反応して生成されたＴｉＡｌＮが歯先部３０、５０の上に形成される。例えば、歯先部３０、５０の位置がＴｉＡｌターゲットからＡｌＣｒＶターゲットに近づくように回転台を回転させる場合には、硬質皮膜の厚さ方向において、ＴｉＡｌＮの組成からＡｌＣｒＶＮの組成に連続的に変化するようにグラデーション層が形成される。また、回転台を回転させることにより、歯先部３０、５０は、ＡｌＣｒＶターゲットとＴｉＡｌターゲットとに交互に近づく。そのため、このような方法によれば、複数のグラデーション層も容易に形成することができる。
　ＡｌＣｒＶターゲットの組成は、上述したＡｌＣｒＶNの組成と同様に、０．５≦ａ≦０．７、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３≦ｂ＋ｃ≦０．５、０＜ｃ＜０．０１５の関係を満たしていることが好ましい（ａはＡｌの原子比、ｂはＣｒの原子比、ｃはＶの原子比を表す）。また、ＴｉＡｌターゲットの組成は、上述したＴｉＡｌNの組成と同様に、Ｔｉ：Ａｌ＝ｄ：１－ｄ、０．４≦ｄ≦０．６の関係を満たしていることが好ましい（ｄはＴｉの原子比を表す）。
　基材である歯先部３０、５０への印加電圧、及び回転台の回転速度などは、所望するグラデーション層の厚さなどに応じて適宜調節することができる。また、本方法では、ＡｌＣｒＶターゲットと、ＴｉＡｌターゲットとが少なくとも１つずつあればよい。すなわち、グラデーション層は、合計２つのターゲットを用いて形成してもよく、３つ以上のターゲットを用いて形成してもよい。また、イオンプレーティング時のパージガスは、窒素ガスであってもよいが、窒素ガスの一部を、メタンなどの炭化水素ガス又は酸素ガスなどに置き換えてもよい。
　以下、図３乃至図７を参照し、本実施形態に係る帯鋸刃１００の特徴の一つである第２鋸歯４０の歯先部５０の構造について説明する。図４は、帯厚方向に沿って鋸歯を見たときの歯先部を示す図である。図５は、図４に示す歯先部の歯先側を拡大して示す図である。図６は、走行方向と正対するように鋸歯を見たときの歯先部を示す図である。図７は、図６に示す歯先部の歯先側を拡大して示す図である。
　第２鋸歯４０は、鋸歯グループ１０の中でも、帯厚方向Ｆ２において最も大きな幅を持つ鋸歯であり、ワークの切断面を形成する鋸歯である。まず、第２鋸歯４０の歯先部５０の構造について簡単に説明する。歯先部５０は、走行方向Ｆ１の前側に位置するすくい面５１と、走行方向Ｆ１の後側に位置する逃げ面５２と、帯厚方向Ｆ２において互いに隔てられた一対の側面５３と、を備えている。
　本実施形態の歯先部５０は、これらの構造に加え、第１面取り部５５と、第２面取り部５６とをさらに備えている。第１面取り部５５は、すくい面５１と逃げ面５２とが交わる第１コーナー部、すなわち歯先稜線に設けられており、本実施形態ではテーパー面で構成されている。一方、第２面取り部５６は、側面５３と逃げ面５２とが交わる第２コーナー部、歯先稜線から走行方向Ｆ１の後側に延びる左右両脇の稜線に設けられており、第１面取り部５５と同様テーパー面で構成されている。この第２面取り部５６は、逃げ面５２に対して平行に面取りされている。
　通常、帯鋸刃の切込みは０．００５ｍｍ～０．０５０ｍｍ程度の範囲である。また、帯鋸刃は、他の切削工具と比較して剛性が低い。これらの点に鑑みると、第１及び第２面取り部５５、５６の形状は、次に示す条件を満たすことが好ましい。
　図４及び図５に示すように、第１面取り部５５は、走行方向Ｆ１の後側から前側（紙面左側から右側）にかけて見たときに歯元側に向かって傾斜するテーパー形状を有している。第１面取り部５５の面取り角Ｃは、帯幅方向Ｆ３に対して垂直な垂線に対して３５°～５５°であることが好ましく、より望ましくは４５°である。また、帯幅方向Ｆ３における第１面取り部５５の寸法（距離）Ｄは、０．０１０～０．１５０ｍｍの範囲であることが好ましい。特に、ワークが難削材である場合、寸法Ｄは、０．０２～０．０６ｍｍであることが望ましい。
　図６及び図７に示すように、第２面取り部５６は、帯厚方向Ｆ２に沿って歯先部５０の中央から左右の側方にかけて見たときに歯元側に向かって傾斜するテーパー形状を有している。第２面取り部５６の面取り角Ｅは、帯幅方向Ｆ３に対して垂直な垂線に対して３５°～５５°であることが好ましく、より望ましくは４５°である。また、帯幅方向Ｆ３における第２面取り部５６の寸法（距離）Ｆは、第１面取り部５５の寸法Ｄよりも大きくなるように設定されており、０．０５０～０．１５０ｍｍの範囲であることが好ましい。ワークが難削材である場合、寸法Ｆは、０．０８～０．１２ｍｍであることが望ましい。
　上述した通り、第２面取り部５６は、逃げ面５２に対して平行に面取りされている。また、第２面取り部５６の寸法Ｆは、第１面取り部５５の寸法Ｄよりも大きくなるように設定されている。このような面取り方法により、図７に示すように走行方向Ｆ１の前側から歯先部５０をみたとき、歯先における右側の歯先コーナー部は、２段階の傾斜形状で構成される。すなわち、歯先コーナー部は、第１面取り部５５及び第２面取り部５６で形成される面取り角Ｅ’の第１傾斜辺５６ａと、第２面取り部５６のみで形成される面取り角Ｅの第２傾斜辺５６ｂとから構成される。なお、図７では歯先における右側の歯先コーナー部の形状のみを示したが、歯先における左側の歯先コーナー部も２段階の傾斜形状で構成される。
　つぎに、第２鋸歯４０の歯先部５０に設けられた第１及び第２面取り部５５、５６の作用効果について説明する。歯先の角度である歯角が鈍角の方が、硬質皮膜が歯先と密着する面積が増えることとなる。そのため、硬質皮膜の強度が向上し、硬質皮膜の剥離を抑制することができる。また、歯先自体の強度も増すので、チッピングなどの発生を抑制することができる。
　まず、図５に示すように、歯先部５０が第１面取り部５５を備えることで、帯厚方向Ｆ２からみた歯先の形状は鈍化する。これにより、硬質皮膜の強度を向上させ、歯先自体の強度を向上させることができる。図５において、角度α０は、逃げ面５２と第１面取り部５５とがなす角度である。角度α１は、第１面取り部５５とすくい面５１とがなす角度である。
　第１面取り部５５の面取り角Ｃが小さい程、角度α０が鈍角になるので、硬質皮膜の強度及び歯先の強度がそれぞれ向上する。しかしながら、第１面取り部５５が負のすくい角となるので、切り粉が溜まりやすくなり、切削抵抗が大きくなる。加えて、面取り角Ｃの値によっては、角度α１が鋭角になり、硬質皮膜の強度及び歯先の強度が低下する虞がある。これに対して、第１面取り部５５の面取り角Ｃが大きい程、角度α０が鋭角になる。この場合、切削抵抗は小さくなるが、歯先の強度が低下する。そこで、本実施形態では、これらの要因を考慮して、第１面取り部５５の面取り角Ｃを３５°～５５°の範囲に設定している。これにより、硬質皮膜の強度の向上を図ることができるので、硬質皮膜の剥離を抑制することができる。加えて、硬質皮膜の強度を向上させるように歯先形状を改善したことで、歯先自体の強度も向上させることができ、チッピングなどの発生を抑制するという新たな効果を奏することができる。
　第１面取り部５５の寸法Ｄが小さい程、歯先の形状が鋭くなる。硬質皮膜が歯先と密着する面積が減るので、硬質皮膜の剥離が生じ易い。一方で、第１面取り部５５の寸法Ｄが大きい程、歯先の形状が鈍化する。このため、硬質皮膜が歯先と密着する面積が増え、硬質皮膜の剥離を抑制することができる。しかしながら、第１面取り部５５の寸法Ｄが大きいと、第１面取り部５５に切り粉が溜まりやすくなり、切削抵抗が大きくなる。そこで、本実施形態では、これらの要因を考慮して、第１面取り部５５の寸法Ｄを０．０１０～０．１５０ｍｍの範囲に設定している。これにより、硬質皮膜の強度の向上を図ることができるので、硬質皮膜の剥離を抑制することができる。加えて、硬質皮膜の強度を向上させるように歯先形状を改善したことで、歯先自体の強度も向上させることができ、チッピングなどの発生を抑制するという新たな効果を奏することができる。
　つぎに、図７に示すように、歯先部５０が第２面取り部５６を備えることで、走行方向Ｆ１の前側からみた歯先コーナー部の形状は鈍化する。これにより、硬質皮膜の強度を向上させ、歯先自体の強度を向上させることができる。図７において、角度α２は、逃げ面５２及び第１面取り部５５の稜線と、第１傾斜辺５６ａとがなす角度である。角度α３は、第２傾斜辺５６ｂと、すくい面５１及び側面５３の稜線とがなす角度である。
　第２面取り部５６の面取り角Ｅが大きい程、角度α２が鋭角に近くづくため、硬質皮膜の強度及び歯先の強度がそれぞれ低下する。また、第１及び第２傾斜辺５６ａ、５６ｂが、すくい面５１及び側面５３の稜線の延長線上に近づくため、第２面取り部５６において左右方向から作用する抵抗が大きくなり、切削抵抗が大きくなる。これに対して、第２面取り部５６の面取り角Ｅが小さい程、角度α２が鈍角になり、硬質皮膜の強度及び歯先の強度がそれぞれ向上する。しかしながら、面取り角Ｅによっては角度α３が鋭角になりすぎてしまい、硬質皮膜の強度及び歯先の強度の低下に繋がる。そこで、本実施形態では、これらの要因を考慮して、第２面取り部５６の面取り角Ｅを３５°～５５°の範囲に設定している。これにより、硬質皮膜の強度の向上を図ることができるので、硬質皮膜の剥離を抑制することがきる。加えて、硬質皮膜の強度を向上させるように歯先形状を改善したことで、歯先自体の強度も向上させることができ、チッピングなどの発生を抑制するという新たな効果を奏することができる。
　第２面取り部５６の寸法Ｆが小さい場合、歯先の形状が鋭くなる。硬質皮膜が歯先と密着する面積が減るので、硬質皮膜の剥離が生じ易い。一方で、第２面取り部５６の寸法Ｆが大きい程、歯先の形状が鈍化する。このため、硬質皮膜が歯先と密着する面積が増え、硬質皮膜の剥離を抑制することができる。しかしながら、第２面取り部５６において左右方向から作用する抵抗が大きくなり、切削抵抗が大きくなる。そこで、本実施形態では、これらの要因を考慮して、第２面取り部５６の寸法Ｆを０．０５０～０．１５０ｍｍの範囲に設定している。これにより、硬質皮膜の強度の向上を図ることができるので、硬質皮膜の剥離を抑制することがきる。加えて、硬質皮膜の強度を向上させるように歯先形状を改善したことで、歯先自体の強度も向上させることができ、チッピングなどの発生を抑制するという新たな効果を奏することができる。
　加えて、本実施形態において、第２面取り部５６の寸法Ｆは、第１面取り部５５の寸法Ｄよりも大きくなるように設定されている。加えて、第２面取り部５６は、逃げ面５２に対して平行に面取りされている。図７に示すように、歯先部５０が第１面取り部５５に加えて第２面取り部５６を備えることで、歯先コーナー部は、第１及び第２傾斜辺５６ａ、５６ｂからなる２段階の傾斜形状となる。このため、第２面取り部５６のみによって形成される部位の面取り角Ｅ（第２傾斜辺５６ｂによる角度）と比べ、第１及び第２面取り部５５、５６によって形成される部位の面取り角Ｅ’（第１傾斜辺５６ａによる角度）が小さくなる。これにより、第２面取り部５６のみが加工された場合と比較して、角度α２をより鈍角な状態へと近づけることができる。その結果、歯先コーナー部の形状がより鈍化することから、硬質皮膜の強度及び歯先の強度をそれぞれ向上させることができる。これにより、硬質皮膜の剥離を抑制しつつ、チッピングなどの発生を抑制することができる。
　第２面取り部５６の寸法Ｆが第１面取り部５５の寸法Ｄよりも小さい場合には、先端部で滞留した切り粉が帯厚方向Ｆ２へと流れ出そうとすることで、切削抵抗が増加する他、切断面が粗く仕上げられてしまう可能性がある。この点、本実施形態によれば、第２面取り部５６の寸法Ｆは、第１面取り部５５の寸法Ｄよりも大きくなるように設定されている。左右の歯先コーナー部には、第２面取り部５６のみによって形成される第２傾斜辺５６ｂが残される。これにより、側面５３に近い部分で発生する切り粉がすくい面５１へと滞りなく流動することができるので、切断面を改善し、切断面を良好に維持することができる。
　このように、本実施形態では、ワークの切断面を形成する鋸歯の歯先部の構造を説明した。この構造によれば、これにより、硬質皮膜の強度の向上を図ることができるので、硬質皮膜の剥離を抑制することができる。加えて、硬質皮膜の強度を向上させるように歯先形状を改善したことで、歯先自体の強度も向上させることができ、チッピングなどの発生を抑制するという新たな効果を奏することができる。
　なお、本実施形態に係る帯鋸刃において、鋸歯グループを構成する複数の鋸歯のうち、ワークの切断面を形成する鋸歯以外の鋸歯（残余の鋸歯）の歯形は、いかなる形状であってもよい。以下、図１、図８乃至図１１を参照し、本実施形態に係る帯鋸刃１００の変形例について説明する。ここで、図８乃至図１１は、本実施形態に係る帯鋸刃の変形例を模式的に示す斜視図である。
　例えば、図１の第１鋸歯２０に示すように、残余の鋸歯は、バチ歯の左右両脇の稜線を面取りしたベベル歯であってもよい。このとき、第１鋸歯２０の歯先部３０に対して、第２鋸歯４０の歯先部５０と同様の第１及び第２面取り部をそれぞれ設定してもよい。この場合、歯高Ｈ２が大きい第１鋸歯２０に対して、歯高Ｈ４が小さい第２鋸歯４０よりも大きな第２面取り部を設定することが好ましい。
　また、鋸歯グループ１０は、第２鋸歯４０に対して先行する複数の鋸歯を備えてもよい。図８では、第１鋸歯２０よりも先行する位置に、第１鋸歯よりも歯高が大きい第３鋸歯２１が示されている。このとき、各鋸歯２０、２１の歯先部３０、３１に対して、第２鋸歯４０の歯先部５０と同様の第１及び第２面取り部をそれぞれ設定してもよい。この場合、歯高が大きい鋸歯２０、２１ほど、大きな第２面取り部を設定することが好ましい。
　加えて、図９に示すように、ワークの切断面を形成する鋸歯４１、４２の歯先部６１、６２は、歯先の左右の一方側のみにワークの切断面を形成する機能を備えるものであってもよい。この場合、第２面取り部は、ワークの切断面を形成する、左右の一方の歯先コーナー部にのみ設けられればよい。
　さらに、図１０に示すように、ワークの切断面を形成する鋸歯４３、４４は、左右の一方のみに降り出したあさり歯であってもよい。この場合、各鋸歯４３、４４の歯先部６３、６４に設定する第２面取り部は、ワークの切断面を形成する、左右の一方の歯先コーナー部に設けられてもよいし、左右の両方の歯先コーナー部に設けられてもよい。
　また、本実施形態では、鋸歯部２を構成する鋸歯グループ１０として、複数の鋸歯を組み合わせた例を示した。しかしながら、鋸歯グループ１０は、少なくとも一つの鋸歯を含んでいればよく、鋸歯部２の全部が同じ機能の鋸歯であってもよい。例えば鋸歯部２は、切断面を形成する鋸歯のみで構成されてもよい。この場合、図１１に示すように、切断面を形成する鋸歯４５の歯先部６５が、切り粉を分断させるためのニック６５ａを備えていてもよい。例えばニック６５ａは、走行方向に延在する半円状の凹溝を、歯先部６５の歯先に切り欠いて形成されている。図１１に示す例では、ニック６５ａの位置が１歯毎に左右に振り分けて設定されているが、ニック６５ａは、どのような位置に設定されてもよい。また、ニック６５ａの形状はどのような形状であってもよい。
　上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
　本願の開示は、２０２１年１２月２３日に出願された特願２０２１－２０９２８７号及び２０２２年１１月１４日に出願された特願２０２２－１８１９７０号に記載の主題と関連しており、それらの全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims (3)

  1. 　走行方向に沿って延在する帯状の胴部の一方の縁部に、一つ以上の鋸歯を組み合わせた鋸歯グループを繰り返し備える帯鋸刃において、
    　前記鋸歯のそれぞれは、
    　硬質皮膜が設けられた歯先部を備え、
    　前記鋸歯グループに含まれる前記一つ以上の鋸歯のうち、切断面を形成する前記鋸歯の前記歯先部は、
    　前記走行方向の前側に位置するすくい面と前記走行方向の後側に位置する逃げ面とが交わる第１コーナー部に設けられた第１面取り部と、
    　帯厚方向において互いに隔てられた一対の側面と前記逃げ面とが交わる第２コーナー部に設けられた第２面取り部と、を含み、
    　帯幅方向における前記第２面取り部の寸法は、前記帯幅方向における前記第１面取り部の寸法よりも大きく、
    　前記硬質皮膜は、最表面の組成がＡｌＣｒＶＮであり、
    　前記ＡｌＣｒＶＮの組成は、０．５≦ａ≦０．７、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３≦ｂ＋ｃ≦０．５、０＜ｃ＜０．０１５の関係を満たす（ａはＡｌの原子比、ｂはＣｒの原子比、ｃはＶの原子比を表す）、
    　帯鋸刃。
  2. 　前記硬質皮膜は、前記硬質皮膜の厚さ方向において、ＴｉＡｌＮの組成からＡｌＣｒＶＮの組成に連続的に変化するグラデーション層を含み、
    　前記グラデーション層におけるＡｌＣｒＶＮの組成は、０．５≦ａ≦０．７、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３≦ｂ＋ｃ≦０．５、０＜ｃ＜０．０１５の関係を満たし（ａはＡｌの原子比、ｂはＣｒの原子比、ｃはＶの原子比）、
    　前記ＴｉＡｌＮの組成は、Ｔｉ：Ａｌ＝ｄ：１－ｄ、０．４≦ｄ≦０．６の関係を満たす（ｄはＴｉの原子比を表す）
    　請求項１記載の帯鋸刃。
  3. 　請求項２に記載の帯鋸刃の製造方法であって、
    　前記グラデーション層は、ＡｌＣｒＶターゲットと、ＴｉＡｌターゲットとを用いたイオンプレーティング法によって形成され、
    　前記イオンプレーティング法では、前記グラデーション層形成前の前記歯先部が設置された回転台を回転させ、前記ＡｌＣｒＶターゲット又は前記ＴｉＡｌターゲットのいずれかのターゲットの位置から、もう一方のターゲットの位置に前記グラデーション層形成前の前記歯先部を徐々に近づけながらイオンプレーティングすることによって前記グラデーション層が形成される
    　帯鋸刃の製造方法。
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